您身边的平行生物反应器专家
国内率先将微小型平行生物反应器成功研发并商业化的制造商
利用平行生物反应器进行米曲霉发酵工艺优化
来源:https://mp.weixin.qq.com/cgi-bin/appmsgpublish?sub=list&begin=20&count=10&token=1476421577&lang=zh_CN | 作者:T&J | 发布时间: 2024-01-03 | 377 次浏览 | 分享到:
米曲霉(Aspergillus oryzae)属于好氧性丝状真菌,其菌落生长快,质地疏松,最初为白色,后变为黄绿、绿色或深绿色(图1)。分生孢子起初呈现椭圆形或洋梨形,待成熟后大多转变为球形或者近球形。分生孢子头呈放射状存在,少数为疏松柱形(图2)[1]。

前言


米曲霉(Aspergillus oryzae)属于好氧性丝状真菌,其菌落生长快,质地疏松,最初为白色,后变为黄绿、绿色或深绿色(图1)。分生孢子起初呈现椭圆形或洋梨形,待成熟后大多转变为球形或者近球形。分生孢子头呈放射状存在,少数为疏松柱形(图2)[1]


图1 米曲霉平板涂布图


米曲霉已被美国食品药品监督管理局FDA认证为普遍安全菌株(GRAS)。在我国,米曲霉主要用作酿造食品酱、酱油和各类酒,也可用于生产各类益生素、有机酸、各类动物饲料、酶制剂等。在众多工业化生产菌株中,米曲霉占有重要地位[2]


图2 米曲霉在显微镜下的菌体状态


米曲霉固体发酵培养时间长,且反应条件不易控制,重复性较差,而液体发酵培养时间相对较少,反应条件容易实时监控,易于工业扩大化生产[3]


本文采用迪必尔生物的CloudReady™云平台平行生物反应器,验证了不同碳源对米曲霉培养的工艺优化。结果显示,在发酵培养对数期时,玉米糊精对米曲霉的菌体生长更有利。但是在放罐时(112h),以葡萄糖和玉米粉为复合碳源的罐体呈现了最优的结果菌体湿重达到602.3g/L,为所有实验组的最高水平。本研究可为丝状真菌的液体发酵提供数据支持。


研究方法


实验菌种:

米曲霉(As 3.863)购自广东省微生物菌种保藏中心。种子液孢子数:2.35×107个/mL,接种量5%。


实验设备:

迪必尔生物CloudReady™1.5L×4云平台平行生物反应器。


工艺参数条件:见表2



结果和分析


本次培养周期为112h,其中在66h时,四个罐体自动同步开始流加(2ml/h,50%葡萄糖)补料,且在89h后,自动同步增加补料速度(15ml/h,50%葡萄糖)。


图3 各罐不同时间发酵液状态



图4 各罐不同发酵时间菌体湿重


以玉米糊精为碳源的R1和R2,在40-64h期间,菌体湿重分别增加231.4g/L和211.1g/L,达到最大值。但是在流加补糖后,其增长速度逐渐缓慢,甚至R2呈下降趋势,这有可能是由于此时间段,碳源不同,导致米曲霉的代谢途径不同,以至于消耗葡萄糖的速度不一致,产生糖阻遏现象。


图5  R3和R4罐发酵液残糖含量


从整体的结果可知,以葡萄糖和玉米粉为复合碳源的R4,在放罐时,菌体湿重最高,达到602.3g/L。这表明,在该补料速度的情况下,该复合碳源更适合米曲霉菌体的增殖。但是以玉米糊精为碳源的R1和R2的潜力不可忽视,除去补料速度对其产生的影响因素,玉米糊精对米曲霉的菌体增殖效果更加明显,如果根据其自身的耗糖速度进行补料速度的策略调整后,最终结果也是不可小觑的。


总结


本次实验基于CloudReady™1.5L×4云平台平行生物反应器具有良好的平行性这一优势,进行了不同碳源或复合碳源的筛选(图6),米曲霉的菌体湿重从40.2g/L增长至602.3g/L,同时,我们也得到验证,米曲霉在发酵培养对数期时,玉米糊精更有利于菌体生长。


图6  T&J CloudReady™1.5L×4平行生物反应器


迪必尔生物 应用技术与工程研究中心CARE 管志欣供稿


参考文献

[1]孟广超.基于ARTP技术筛选高产氨肽酶米曲霉菌株及发酵和酶解条件优化的研究[D].郑州大学,2021.DOI:10.27466/d.cnki.gzzdu.2021.002649

[2]刘琪聪.米曲霉蛋白酶与异源蛋白表达水平关系的研究[D].江西科技师范大学,2022.DOI:10.27751/d.cnki.gjxkj.2022.000136

[3]王浩,卢梓荧,谭颖斯等.响应面法优化米曲霉液体发酵生产中性蛋白酶工艺[J].中国酿造,2017,36(12):40-45.